Die Cloud ist vielen bekannt als große Speicherlösung, jedoch bietet Cloud-Computing gerade für die digitale Hochschullehre noch sehr spannende Optionen. Die Zentrale IT der TH Nürnberg hat den Zugang zu Cloud-Plattformen durch den sogenannten OCRE-Rahmenvertrag des Deutschen Forschungsnetzes ermöglicht.
Mit Azure Lab Services können Sie Labs erstellen, deren Infrastruktur von Azure verwaltet wird. Der Dienst übernimmt die gesamte Infrastrukturverwaltung vom Hochfahren der virtuellen Computer (VMs) über die Behandlung von Fehlern bis hin zur Skalierung der Infrastruktur. Konfigurieren Sie beispielsweise Labs für bestimmte Kurstypen, z. B. Data Science oder allgemeine Programmierung, und weisen Sie Labbenutzern schnell ihre dedizierte Lab-VM zu.
Die Entwicklung virtueller Labore mit digitalen Zwillingen an der TH Nürnberg zeigt exemplarisch, wie die Digitalisierung der Hochschullehre gelingen kann. Durch die innovative Verknüpfung von Theorie und Praxis in einer virtuellen Umgebung werden Studierende optimal auf die Herausforderungen der Industrie 4.0 vorbereitet.
Virtuelle Labor in der Lehrpraxis
In einem Maßnahmenpaket des Projektes STARFISH (2021-2025) wurden virtuelle Labore erstmals im Rahmen der Vorlesung Virtuelle Inbetriebnahme des Masterstudiengangs Engineering und Management durch Herrn Michael Dietz im Probebetrieb gestartet. Virtuelle Lernumgebungen, als Labore bezeichnet, können zeit- und ortsunabhängig genutzt und nach einmaliger Installation der Software automatisch gestartet und gestoppt werden.
„Die Abwesenheit von Gefahren bei der Arbeit mit dem digitalen Zwilling ist der größte Vorteil, der sich bietet. Es kann nichts passieren, im schlimmsten Fall stürzt der PC mal ab.“
Michael Dietz (M. Sc.), Wissenschaftlicher Mitarbeiter im STARFISH Teilprojekt „Virtuelle Labore“
Das Konzept basiert auf der Erstellung simulierter Modelle realer Maschinen und Versuchsstände im Computer. Diese digitalen Zwillinge bilden das Verhalten der physischen Geräte mit einstellbarem Detailgrad nach. In einem zweiten Schritt wird der komplette Labor-PC virtualisiert, sodass Studierende über eine Remote-Desktop-Verbindung und einen speziellen Zugangscode von überall auf ihre individuelle Arbeitsumgebung zugreifen können.
„Problem-Based Learning“ als didaktischer Ansatz
Das didaktische Konzept der virtuellen Labore folgt dem „Problem-Based Learning-Ansatz“. Studierende müssen selbstständig Problemstellungen identifizieren, Lösungswege finden und sich fehlende Kenntnisse aneignen. Dabei bearbeiten sie Schritt für Schritt komplexere Aufgaben, die auf realen Herausforderungen in der Industrieautomation basieren. Die Zusammenarbeit in Gruppen und die Nutzung von Besprechungsforen fördern zusätzlich die Teamdynamik und den Wissensaustausch.
Virtuelle Labore bieten gegenüber physischen Laboren zahlreiche Vorteile. Da es sich um Computersimulationen handelt, sind Beschädigungen der Versuchsstände selbst bei Fehleingaben ausgeschlossen. Zudem können die virtuellen Labore unbegrenzt vervielfältigt werden, sodass eine große Anzahl von Studierenden gleichzeitig an den Projekten arbeiten kann. Die Ortsunabhängigkeit und zeitliche Flexibilität ermöglichen es den Lernenden, ihre Praktika selbstgesteuert zu absolvieren und dabei wertvolle praktische Erfahrungen zu sammeln.
An der TH Nürnberg werden virtuelle Labore erfolgreich in verschiedenen Projekten eingesetzt. So entwickeln Studierende beispielsweise einen digitalen Zwilling für die virtuelle Inbetriebnahme eines 3D-Druckers oder bearbeiten Aufgaben in den Bereichen Materialflusssimulation, Fördertechnik und Prozesstechnik. Doch auch für andere Studiengänge wie Mathematik und Physik sind Anwendungen denkbar, etwa die Simulation eines klassischen Pendelversuchs.
Der Beitrag wurde veröffentlicht im August 2026.